榆树沟水文站输沙率与流量异步施测法分析

张锦辉

摘要在悬移质输沙率与流量异步施测法基本原理分析的基础上，根据河流特性建立了多年综合及相邻流量测次累积面积百分数与累积流量百分数相关曲线法不同的部分流量权重系数借用方案。经实测资料检验，输沙率与流量异步施测法的计算误差符合《河流悬移质泥沙测验规范》精度要求，能满足悬移质泥沙测验的需求。

关键词输沙率与泥沙测验；异步施测；榆树沟水文站

中图分类号K928.4文献标识码A文章编号 1007-5739（2009）06-0289-01

1问题的提出

河流悬移质输沙率测验的主要目的是为了比较精确地确定断面平均含沙量，以满足在河流测验断面处测定不同时段不同粒径范围的悬移质输沙量及其特征值。目前悬移质输沙率测验方法可分为同时测流与不同时测流两大类。

与流量同时施测是我国多年来一直沿用的传统的悬移质输沙率测验方式，这种测验方法不仅工作量大，而且在测验期间，常因测验时间长、水位变化大，而影响单次测验成果的代表性。特别是对于干旱区的山溪性河流，暴雨洪水陡涨陡落，水位变化十分急剧，传统的输沙率测验十分困难。

悬移质输沙率与流量异步施测法是依据部分流量加权原理，不需要同时测流，而直接通过测点含沙量、借用测点位置流速权重系数及部分流量权重系数，计算断面平均含沙量[1]。该方法不仅可大幅度缩短测验时间，减少测验工作量，提高单次测验成果的代表性，而且能保证一定的测验精度以满足生产需要，从而为适应水文体制改革、开展泥沙巡测工作打下坚实的基础。

2输沙率与流量异步施测法原理分析

根据悬移质输沙率测验目的及《河流悬移质泥沙测验规范》要求，悬移质输沙率测验必须符合部分流量加权原测点数；v为测点流速；qi为第i部分流量；Q为断面流量；Ki为第i部分流量权重系数；kj为测点位置权重系数（一、二、三点法：kj均取1；五点法：kj分别取1，3，3，2，1）；?浊j为测点位置流速权重系数。

测验断面的稳定性是影响部分流量权重系数借用方案建立及其精度的主要因素。笔者根据榆树沟水文站河流断面冲淤特性，建立不同的部分流量权重系数借用方案，并对所建立方案进行检验。

3.1多年综合ΣAi/A~Σqi/Q相关曲线法

该方法主要适用于测验河段冲淤变化较小且累计面积百分数与累计流量百分数相关关系较稳定的测站。以榆树沟水文站为例。

3.1.1方案的建立。分析所用的资料系榆树沟水文站1996~2005年实测流量及悬移质输沙率资料。首先，在每一年实测资料中选取分布各级流量的10次实测流量及悬移质输沙率资料，计算累计面积百分数与累计流量百分数，点绘相关关系图，确定当年的综合相关线；其次，将各年综合ΣAi/A~Σqi/Q相关线，点绘于同一张图上，通过点群中心，确定多年综合ΣAi/A~Σqi/Q相关线。

3.1.2方案的检验。采用上述部分流量权重系数借用方案，对榆树沟水文站1996~2005年所有105次实测输沙率资料进行重新计算。以原实测断面平均含沙量为近似真值，对计算断面平均含沙量进行相关分析和误差分析，经分析统计，其相关系数为0.9 990，其最大绝对误差为0.15，最大相对误差为0.082，系统误差为0.1，相对标准差为0.024，不确定度

为0.045，其相对标准差、系统误差、不确定度均符合《规范》中的精度要求[2]。经分析，说明在榆树沟水文站采用多年综合流量测次ΣAi/A~Σqi/Q相关曲线法建立的部分流量权重系数借用方案是可行的。

3.2相邻流量测次ΣAi/A~Σqi/Q相关曲线法

由于受断面冲淤变化的影响，测验断面冲淤变化较大的测站，累计面积百分数与累计流量百分数相关关系不太稳定，故对于冲淤变化较大的测站，应采用相邻流量测次ΣAi/A~Σqi/Q相关曲线法，建立部分流量权重系数借用方案。以榆树沟水文站为例。

3.2.1方案的建立。选择与输沙率测验相邻的1~2次具有实测断面资料的流量测次，计算累计面积百分数与累计流量百分数，并点绘相关关系图，确定相关关系线，即可作为该次输沙率测验的部分流量权重系数借用方案。此次分析用榆树沟水文站1996~2005年实测资料，对10年间所有105次实测输沙率资料，采用相邻流量测次ΣAi/A~Σqi/Q相关曲线法，建立了部分流量权重系数借用方案重新计算。

3.2.2方案的检验。以原实测断面平均含沙量为近似真值，对计算断面平均含沙量进行相关分析和误差分析，其相关系数为0.996 2，其最大绝对误差为0.42，最大相对误差为0.15，系统误差为0.2，相对标准差为0.046，不确定度为0.085，其相对标准差、系统误差、不确定度均符合《规范》中的精度要求，经分析说明在榆树沟水文站，采用相邻流量测次ΣAi/A~Σqi/Q相关曲线法建立的部分流量权重系数借用方案是可行的。

4结语

悬移质输沙率与流量异步施测法是一种不需同步测流，而直接通过测点含沙量进行断面平均含沙量的悬移质输沙率测验方法。它改变了传统输沙率测验时必须同步施测流量的方式，为悬移质输沙率测验提供了新的施测方法。

河流悬移质输沙率与流量异步施测法可以增加悬移质断沙测次，为采用断沙过程线法进行泥沙资料整编提供了条件，也为进一步开展泥沙巡测工作创造了新的方法。应开展应用悬移质输沙率与流量异步施测法，以适应水文体制改革的需要。

5参考文献

[1]齐斌，马文进，任小凤.黄河中游测区输沙率与流量异步施测法分析[J].水文，2002，2（32）：32-35.

[2] 中华人民共和国水利部.河流悬移质泥沙测验规范GB50159-92[S].北京：中国标准出版社，2008.